配氣儀流量計(jì)

質(zhì)量流量計(jì)采用微機(jī)械加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微小流量測量，其特點(diǎn)是可靠性高、重復(fù)性好，壓損小，無可動(dòng)部件，量程比寬，響應(yīng)時(shí)間較快，測量精度高，無需要溫度壓力補(bǔ)償，廣泛應(yīng)用于輕工化工環(huán)保及半導(dǎo)體等工業(yè)部門的空氣、氧氣、氬氣、氮?dú)獾葰怏w的檢測和控制。

工作原理：

感熱式芯片技術(shù)是采用大規(guī)模集成電阻的工作，在芯片上，一個(gè)微熱源及分別處于微熱源上下游的溫度傳感器集成在采用MEMS的*工藝制作的鏤空橋面上，采用這這樣的橋式方式制作有利于熱傳導(dǎo)，使動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間大大提高，當(dāng)傳感器工作時(shí)，微熱源與環(huán)境溫度之間保持一定的溫差（通常是70℃），在芯片周圍形成固定的溫度場分布，如果氣體是單向流動(dòng)，則在氣道中溫度場可用下述公式來計(jì)算:

式中：氣體流動(dòng)方向?yàn)椋?，速度為ｖ，ａ為擴(kuò)散率。如上圖（式）所示，當(dāng)氣體流過芯片時(shí)，將會(huì)帶走熱量，通過質(zhì)量流量qm和電壓V的對應(yīng)關(guān)系來計(jì)算流體的質(zhì)量流量。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

·產(chǎn)品集成度高，集瞬間流量顯示、累計(jì)流量顯示和信號(hào)輸出一體，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制閥門

·微流量感熱式傳感器采用大規(guī)模集成電路生產(chǎn)技術(shù)和材料加工技術(shù)，使流量計(jì)的微流量測量靈敏度顯著提升

·微小流量氣體測量，ml/min級(jí)的微流量測控，實(shí)現(xiàn)微小流量測量的數(shù)字化

·單個(gè)芯片的 流量特性的微處理技術(shù)，使流量計(jì)的量程范圍大大提高

·機(jī)電一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)，智能化的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使流量計(jì)具有更好的重復(fù)性，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量的準(zhǔn)確、可靠

·結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，流量計(jì)的壓力損失達(dá)到*小化

·新的傳感技術(shù)，使流量計(jì)工作更穩(wěn)定、可靠

·零點(diǎn)自校功能，測量更準(zhǔn)確

·多種氣體實(shí)際標(biāo)定，全量程補(bǔ)償

·快速響應(yīng)、數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)，配合上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集中管理

·規(guī)格齊全，量程范圍寬，可根據(jù)用戶要求單獨(dú)標(biāo)定

·精度等級(jí)高，滿足用戶高精度測量要求

·的流量計(jì)報(bào)警功能，使監(jiān)控更可靠

·操作、設(shè)置界面友好、簡便，可根據(jù)需要自行設(shè)定相關(guān)參數(shù)

·運(yùn)用行業(yè)多，是科研院所、分析儀表行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)、光伏行業(yè)、玻璃鍍膜、石油化工行業(yè)微小氣體流量控制產(chǎn)品升級(jí)換代的優(yōu)選

技術(shù)參數(shù)：

·測量介質(zhì)：各種氣體（乙炔氣和混合氣體除外）

·測量管徑：DN3，6，8，10，12

·流量范圍：30，60，80，100，300，600，800，1000sccm；10，20，30，50，80，100，200，300，500SLPM

·流量測量準(zhǔn)確度：±1.5%FS

·工作溫度范圍：-25℃-55℃

·工作壓力范圍：0.3MPa，0.6MPa，1.0MPa

·供電電源：24VDC±10%；

·輸出信號(hào)：4-20mA，RS485通訊

·環(huán)境溫度：-25℃-55℃

·顯示位數(shù)：瞬時(shí)流量為三位，累積流量10位。

外觀尺寸：

動(dòng)態(tài)氣體配氣儀流量校準(zhǔn)的簡析：

校驗(yàn)用氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置

校驗(yàn)動(dòng)態(tài)氣體配氣儀流量一般可采用皂膜式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置( 主要由皂膜管和配套儀表組成)和活塞式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。標(biāo)準(zhǔn)裝置應(yīng)有有效的計(jì)量器具校驗(yàn)證書，并且其擴(kuò)展不確定度( k = 2)應(yīng)不大于動(dòng)態(tài)氣體配氣儀流量大允許誤差的三分之一。本文以皂膜式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置為例進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1. 2 配套儀表( 如表 1 所示)

1. 3 校驗(yàn)氣體

校驗(yàn)氣體應(yīng)無游離水或油等雜質(zhì)存在， 且組分或性狀與實(shí)際測量介質(zhì)相近， 校驗(yàn)動(dòng)態(tài)氣體配氣儀的流量采用高壓氮?dú)馄康牡獨(dú)庾鳛闅庠礊楹线m。

1. 4 校驗(yàn)環(huán)境

環(huán)境溫度應(yīng)為( 5 ～ 40) ℃ ; 大氣壓力一般為( 86～ 106) kPa。

1. 5 動(dòng)態(tài)氣體配氣儀安裝( 如圖 1 所示)

其中被校動(dòng)態(tài)氣體配氣儀有三個(gè)入氣口， 分別為稀釋氣( 零氣) 口、通道 1 口、通道 2 口， 需分別連接進(jìn)行依次進(jìn)行校驗(yàn)，出氣口連接混合氣口，并且將廢氣口關(guān)閉。以校驗(yàn)稀釋氣( 零氣) 口流量為例，圖 1 中 5處的被校動(dòng)態(tài)氣體配氣儀的入氣口( 圖 1 中 4 后) 接稀釋氣( 零氣) 口，出氣口( 圖 1 中 6 前) 接混合氣口。

1. 6 流量校驗(yàn)

1. 6. 1 密封性檢查

在流量校驗(yàn)之前， 需要做密封性檢查。按 1. 5和動(dòng)態(tài)氣體配氣儀使用說明書的要求， 安裝好配氣儀到標(biāo)準(zhǔn)裝置上，在零流量狀態(tài)下，觀察壓力測量儀表示值不變。

1. 6. 2 流量標(biāo)定界面

通過密封性檢查， 就可以進(jìn)一步校驗(yàn)動(dòng)態(tài)氣體配氣儀的流量。國產(chǎn)動(dòng)態(tài)氣體校驗(yàn)配儀一般會(huì)有一個(gè)設(shè)置界面，里面有一個(gè)流量標(biāo)定的界面，以圖 2 的標(biāo)定界面為例， 進(jìn)行流量的校驗(yàn)和標(biāo)定。各通道的流量校驗(yàn)都是在這個(gè)界面完成的。

1. 6. 3 校驗(yàn)流量點(diǎn)

根據(jù) JJG 1132 － 2017《熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)檢定規(guī)程》， 動(dòng) 態(tài) 氣 體 配 氣 儀 校 準(zhǔn) 流 量 點(diǎn) 一 般 選 擇qmax、0. 5qmax、qt、qmin ( 其中 qt 為分界流量， 一般取0. 2qmax) 。動(dòng)態(tài)氣體配氣儀的稀釋氣( 零氣) 口一般采用( 0. 2 ～ 4) L /min 的熱式質(zhì)量流量計(jì); 而通道 1口和通道 2 口則一般都采用( 0. 1 ～ 2) L /min 的熱式質(zhì)量流量計(jì)，稀釋氣( 零氣) 口的量程一般是通道 1口、通道 2 口量程的 2 倍。以校驗(yàn)稀釋氣( 零氣) 口的流量為例， 則流量點(diǎn)一般選擇 4L /min、2L /min、0. 8L /min、0. 2L /min。每個(gè)流量點(diǎn)校驗(yàn)次數(shù)為 3 次。圖 2 動(dòng)態(tài)氣體校驗(yàn)配儀流量標(biāo)定界啟動(dòng)氣源， 打開閥門， 將 4L /min 流量點(diǎn)輸入到圖 2 設(shè)定流量一欄中， 設(shè)定好后動(dòng)態(tài)氣體配氣儀自動(dòng)啟動(dòng)熱式質(zhì)量流量控制器， 氣流會(huì)以設(shè)定流量穩(wěn)定通過配氣儀再經(jīng)過皂膜式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。運(yùn)行至氣體狀態(tài)穩(wěn)定，用皂膜起泡器打好皂膜，試運(yùn)行數(shù)次; 接著計(jì)量器清零; 再接著用皂膜起泡器打好皂膜，當(dāng)皂膜升到下刻線時(shí)， 同時(shí)啟動(dòng)計(jì)量器;當(dāng)皂膜升到上刻線時(shí)， 同時(shí)停止計(jì)量器。記錄下計(jì)量器的時(shí)間、流過皂膜管的氣體累積流量、溫度、壓力等參數(shù)。這樣就完成一個(gè)流量點(diǎn)的一次計(jì)量器具校驗(yàn)。重復(fù)以上過程至少兩次，完成一個(gè)流量點(diǎn)的校驗(yàn)。按校驗(yàn)流量點(diǎn)設(shè)定流量，重復(fù)下流量點(diǎn)的校驗(yàn)。重復(fù)以上過程，依次完成 4L/min、2L/min、0. 8L/min、0. 2L/min 所有流量點(diǎn)的校驗(yàn)。其中， 以圖 2 中實(shí)測流量那一欄的流量作為儀器流量， 皂膜式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 3 次分別測出來的流量取平均作為標(biāo)準(zhǔn)流量。如果標(biāo)準(zhǔn)流量值與儀器流量偏差超過了儀器的大允許誤差， 則需對配氣儀進(jìn)行標(biāo)定。

1. 6. 4 流量標(biāo)定及校驗(yàn)

以稀釋氣( 零氣) 口為例， 在圖 2“氣體種類”、“系數(shù)”分別輸入 N2、28。先將圖 2 “零點(diǎn)”和 “斜率”分別改為 0. 0000 和 1. 000; 然后就選取 qmin、qmax流量點(diǎn)即 0. 2L /min、4. 0L /min 進(jìn) 行 流 量 點(diǎn) 測 量。測量結(jié)果處理參考表 2。利用兩元一次方程 Y = KX + C， 式中: Y—設(shè)定流量; X—測量結(jié)果平均值。如表 2， A1 ～ A3 分別為設(shè)定流量點(diǎn) 0. 2L /min 的三次實(shí)測流量值， A 為這三次實(shí)測值的平均值; B1 ～ B3 分別 為 設(shè) 定 流 量 點(diǎn)4. 0L /min 的三次實(shí)測流量值， B 為這三次實(shí)測值的平均值。例如實(shí)測 A1 = 0. 2012L/min、A2 = 0. 2005L/min、A3=0. 2008L/min 則 A = 0. 2008L/min; B1 = 4. 010L/min、B2 = 4. 014L/min、B3 = 4. 013L/min， 則 B = 4. 012L/min分別代入方程 Y = KX + C， 可以求得新的斜率 K =0. 997 和零點(diǎn) C = 0. 0001， 將結(jié)果輸入到圖 2 的“零點(diǎn)”和“斜率”。這個(gè)過程為完成一個(gè)流量點(diǎn)的流量標(biāo)定。標(biāo)定完成后返回重新測量三次， 再計(jì)算平均值，該值即為實(shí)測流量值，這樣就完成一個(gè)流量點(diǎn)的校驗(yàn)。重復(fù)以上操作可以進(jìn)行其他流量點(diǎn)其他通道的標(biāo)定及校驗(yàn)

動(dòng)態(tài)氣體配氣儀在環(huán)境監(jiān)測和質(zhì)量監(jiān)督等場所運(yùn)用越來越廣泛，人們對一定區(qū)間范圍內(nèi)任意不同濃度的氣體需求也越來越多，可見，動(dòng)態(tài)氣體配氣儀的重要性更顯突出。然而， 人們對這類儀器的計(jì)量溯源，普遍處于空白狀態(tài)。文章簡單介紹動(dòng)態(tài)氣體配氣儀的主要構(gòu)成及主要部件的工作原理， 并且詳細(xì)的講解動(dòng)態(tài)氣體配氣儀的皂膜式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置流量校驗(yàn)法的校驗(yàn)， 通過流量校驗(yàn)可以保證動(dòng)態(tài)氣體配氣儀配制低濃度氣體的準(zhǔn)確可靠。